Переменное передаточное отношение в перистых мышцах

Архитектоника мышц, то есть пространственное расположение волокон внутри мышцы, — важный фактор, определяющий её механическую функцию. В перистых мышцах волокна расположены под углом к линии действия мышцы и по мере укорочения поворачиваются, становясь более косо ориентированными; вследствие этого доля силы, направленной вдоль линии действия мышцы, в процессе сокращения уменьшается. Поворот волокон снижает развиваемую мышцей силу, но увеличивает скорость сокращения, позволяя мышце функционировать при более высоком передаточном отношении (отношении скорости мышцы к скорости волокон). Величина поворота волокон и, следовательно, передаточное отношение зависят от того, как мышца изменяет форму в направлениях, перпендикулярных линии её действия. Мы показали, что передаточное отношение не является фиксированной характеристикой мышцы, а существенно снижается с увеличением силы сокращения (P < 0,0001). Установлено, что динамические изменения формы мышцы способствуют повороту волокон при низкой силе и препятствуют ему при высокой силе. В результате передаточное отношение автоматически изменяется в зависимости от нагрузки: при сокращениях с низкой нагрузкой это обеспечивает преимущественный выход скорости, а при сокращениях против высокой нагрузки — преимущественный выход силы. Таким образом, изменения формы мышцы действуют как автоматическая трансмиссия, позволяющая перистой мышце переключаться с высокой передачи при быстрых сокращениях на низкую передачу при силовых сокращениях. Эти результаты показывают, что переменное передаточное отношение в перистых мышцах позволяет регулировать их механические характеристики при выполнении разнообразных функций.